用于运行用于废气探测装置的控制单元的方法和计算装置与流程

1.本公开涉及一种用于运行用于废气探测装置、尤其是宽带λ探测装置的控制单元的方法。
2.本公开还涉及一种用于实施这种方法的计算装置。


技术实现要素：

3.优选实施方式涉及一种用于运行用于废气探测装置或者另一传感器装置的控制单元的方法，所述控制单元尤其是用于尤其是机动车的内燃机的宽带λ探测装置，其中，所述控制单元构造为用于电操控废气探测装置或传感器装置，其中，所述控制单元尤其是以专用集成电路、即asic的形式实现，其中，所述方法具有：借助计算装置预给定测量顺序和/或开始时刻，尤其是用于控制单元和/或废气探测装置的运行。由此，相对于例如仅设置一个asic用于运行废气探测装置或传感器装置的传统系统，给出了更高的灵活性，因为计算装置例如能够实施不同的计算机程序和/或与传统asic相比能够被高效(重新)编程，通常甚至能够被自由编程，以便改变废气探测装置的运行。此外，通过预给定测量顺序和/或开始时刻实现了控制单元或传感器装置的灵活运行。
4.优选实施方式的原理不限于废气探测装置或用于废气探测装置的控制单元，而是也能够应用在用于其他传感器装置的控制单元中。然而，为了清楚起见，以下描述示例性地涉及废气探测装置和用于废气探测装置的控制单元。所提及的优选实施方式、方面和优点也能够以相应的方式转移到用于其他传感器装置及其运行的控制单元。
5.在另外的优选实施方式中设置，该方法还具有：预给定用于从控制单元到计算装置的数据传输的至少一个传输时刻。由此，能够借助-优选能够自由编程的计算装置-确定，从控制单元到计算装置的数据传输应何时进行。
6.在另外的优选实施方式中设置，计算装置通过优选双向的、尤其是串行的数据链路、尤其是spi(串行外围接口，英文：serial peripheral interface)类型的数据链路与控制单元交换数据，其中，计算装置借助数据连接提供用于控制单元的同步信号。
7.spi接口具有例如四个数据线路和所属信号：
8.1.sclk或者sck，例如由主机输出用以同步，
9.2.mosi(主机输出，从机输入；英文：master output，slave input)，例如用于从主机到从机的数据传输，
10.3.miso(主机输入，从机输出；英文：master input，slave output)，例如用于从从机到主机的数据传输，
11.4.芯片选择，cs，例如用于选择从机。
12.在另外的优选实施方式中设置，计算装置使用一个或者所述芯片选择，即cs，线路或数据链路、尤其是spi数据链路或spi接口的cs信号，以便提供用于控制单元的同步信号。已经认识到，cs信号能够有利地用于高效地同步一个或者多个与计算装置连接的控制单元。
13.在另外的优选实施方式中设置，计算装置具有至少一个用于实施至少一个计算机程序的计算单元，该计算机程序尤其构造为用于，至少暂时地控制控制单元和/或废气探测装置的运行和/或实施以下元素中的至少一个：a)预给定测量顺序和/或开始时刻，b)预给定至少一个传输时刻，c)提供用于控制单元的一个或所述同步信号，例如cs信号。
14.在另外的优选实施方式中设置，计算装置至少部分地实现对废气探测装置和/或控制单元的运行进行的流程控制，其中，尤其地，至少部分地借助至少一个计算机程序或借助至少一个计算机程序来预给定该流程控制。
15.在另外的优选实施方式中设置，计算装置至少部分地实现对废气探测装置的运行进行的初级流程控制，其中，尤其地，借助初级流程控制来控制控制单元的次级流程控制。
16.另外的优选实施方式涉及一种用于实施根据所述实施方式的方法的计算装置。
17.在另外的优选实施方式中设置，计算装置具有至少一个计算单元、至少一个配属给计算单元的存储单元，该存储单元用于至少暂时地存储计算机程序和/或数据(例如，对废气探测装置的运行进行的流程控制的数据)，其中，计算机程序尤其构造为用于实施根据所述实施方式的方法的一个或者多个步骤。
18.在另外的优选实施方式中，计算单元具有以下元件中的至少一个：微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、可编程逻辑模块(例如fpga，field programmable gate array)、至少一个计算核心。在另外的优选实施方式中也可设想它们的组合。
19.在另外的优选实施方式中，存储单元具有以下元件中的至少一个：易失性存储器、尤其是工作存储器(ram)，非易失性存储器、尤其是闪存eeprom。
20.另外的优选实施方式涉及一种包括指令的计算机程序(产品)，所述指令在计算机、例如前述的计算单元实施计算机程序时，使该计算机实施根据所述实施方式的方法。
21.另外的优选实施方式涉及一种包括指令的计算机可读的存储介质，该存储介质尤其是呈计算机程序的形式，所述指令在通过计算机执行时，安排该计算机实施根据所述实施方式的方法。
22.另外的优选实施方式涉及一种数据载体信号，该数据载体信号表征和/或传输根据所述实施方式的计算机程序。
23.另外的优选实施方式涉及一种用于废气探测装置的控制单元，其中，控制单元构造为用于电操控废气探测装置，其中，控制单元尤其是以专用集成电路，即asic的形式实现，其中，控制单元构造用于实施以下步骤：从计算装置、尤其是根据所述实施方式的计算装置接收以下元素中的至少一个：a)测量顺序和/或开始时刻，尤其是用于控制单元和/或废气探测装置的运行，b)用于从控制单元到计算装置的数据传输的至少一个传输时刻，c)用于控制单元的同步信号。
24.在另外的优选实施方式中设置，控制单元构造为用于，根据测量顺序和/或开始时刻和/或传输时刻和/或同步信号来实施或改变控制单元的运行，其中，尤其地，控制单元构造为用于，使该控制单元的运行与同步信号同步。
25.本发明的其他特征、应用可能性和优点由以下对在附图中示出的本发明实施例的描述得出。在此，所描述或者图示的所有特征单独或者以任意组合形式形成本发明的主题，而与其在权利要求中的概括或者其引用关系无关，并且与其在说明书或者说附图中的表述或者说图示无关。
附图说明
26.在附图中示出：
27.图1示意性地示出内燃机的简化框图，在该内燃机中能够使用根据优选实施方式的方法，
28.图2示意性地示出根据另外的优选实施方式的计算装置的简化框图，
29.图3a示意性地示出根据另外的优选实施方式的方法的简化流程图，
30.图3b示意性地示出根据另外的优选实施方式的方法的简化流程图，
31.图3c示意性地示出根据另外的优选实施方式的方法的简化流程图，
32.图4a至图4e分别示意性地示出根据另外的优选实施方式的简化框图。
具体实施方式
33.图1以汽油机为例示意性地示出能够使用根据优选实施方式的方法的技术领域。通过空气供应装置11给内燃机10供应空气，并且利用空气质量测量装置12来确定该空气的质量。空气质量测量装置12能够实施为热膜式空气质量测量装置。内燃机10的废气通过废气通道6排出，其中，沿废气的流动方向在内燃机10的后面设置废气清洁设备17。为了控制内燃机10，设置有发动机控制装置14，该发动机控制装置一方面对通过燃料配量装置13供应给内燃机10的燃料量进行控制，并且另一方面空气质量测量装置12的信号被馈送给该发动机控制装置以及在废气通道6中例如布置在废气清洁设备17前面的废气探测装置15。废气探测装置15确定供应给内燃机10的燃料-空气混合物的λ实际值，并且能够例如形成配属给内燃机10的λ调节回路的一部分。废气探测装置15能够例如实施为宽带λ探测装置。
34.为了废气探测装置15的运行，在优选实施方式中设置有控制单元100，该控制单元尤其是构造为用于电操控a1废气探测装置15或废气探测装置15的部件。例如，控制单元100能够以asic的形式构造并且例如集成到发动机控制装置14中。
35.另外的优选实施方式涉及一种用于运行用于废气探测装置15的控制单元100的方法，其中，参见图3a，该方法具有：借助计算装置300(图1)预给定205测量顺序mf和/或开始时刻szp，尤其是用于控制单元100(图1)和/或废气探测装置15的运行。由此，与例如仅设置一个asic用于废气探测装置15运行的传统系统相比，给出了提高的灵活性，因为计算装置300(图1)例如能够执行不同的计算机程序和/或-与传统asic相比-能够被高效(重新)编程，通常甚至能够被自由编程，以便改变废气探测装置15的运行。根据优选实施方式的原理不限于废气探测装置15或用于废气探测装置15的控制单元100，而是也能够应用在用于(未示出的)其他传感器装置的控制单元中。然而，为了清楚起见，以下描述示例性地涉及废气探测装置15和用于这种废气探测装置15的控制单元100。
36.在另外的优选实施方式中，计算装置300同样集成到发动机控制装置14中。
37.在另外的优选实施方式中设置，参见图3a，该方法还具有：预给定210用于从控制单元100到计算装置300的数据传输的至少一个传输时刻uzp。由此，能够借助-优选能够自由编程的计算装置300-来确定：从控制单元到计算装置的数据传输应在何时进行。
38.在另外的优选实施方式中能够设置，例如借助计算装置300或在其上运行的计算机程序来产生元素mf、szp，参见图3a的步骤205a。
39.在另外的优选实施方式中设置，计算装置300通过优选双向的、尤其是串行的数据
链路dv(图1)、尤其是spi(串行外围接口，英文：serial peripheral interface)类型的数据链路与控制单元100交换数据，其中，计算装置300借助数据链路dv提供用于控制单元100的同步信号。由此，能够高效地使控制单元100的运行与计算装置300的运行同步。图3b示例性地阐明了这一点。在步骤220中，计算装置300提供用于控制单元100的同步信号ss，并且在可选的步骤222中，进行与计算装置300已同步的控制单元100运行，该运行例如也能够包括从控制单元100到计算装置300的数据交换或数据传输。
40.在另外的优选实施方式中设置，计算装置300使用芯片选择，cs，线路或数据链路dv、尤其是spi数据链路或spi接口的cs信号(图1)，以便提供用于控制单元100的同步信号ss(图3b)。
41.在另外的优选实施方式中设置，参见图2，计算装置300具有至少一个计算单元302用以执行至少一个计算机程序prg1、prg2，该计算机程序尤其构造为用于，至少暂时地控制控制单元100和/或废气探测装置15的运行和/或实施以下元素中的至少一个：a)预给定205(也参见图3a)测量顺序mf和/或开始时刻szp，b)预给定至少一个传输时刻uzp，c)提供220(图3b)用于控制单元100的一个同步信号或该同步信号ss，例如cs信号。
42.在另外的优选实施方式中设置，计算装置300(图2)至少部分地实现对废气探测装置15和/或控制单元100的运行进行的流程控制，其中，尤其是至少部分地借助至少一个计算机程序prg1、prg2来预给定该流程控制。
43.在另外的优选实施方式中设置，计算装置300具有至少一个配属给计算单元302的存储单元304，用以至少暂时地存储计算机程序prg1和/或数据dat(例如对废气探测装置15的运行进行的流程控制的数据)，其中，计算机程序prg1尤其构造为用于实施根据这些实施方式的方法的一个或者多个步骤。
44.在另外的优选实施方式中，计算单元302具有以下元件中的至少一个：微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、可编程逻辑模块(例如fpga，field programmable gate array)、至少一个计算核心。在另外的优选实施方式中也可设想这些元件的组合。
45.在另外的优选实施方式中，存储单元304具有以下元件中的至少一个：易失性存储器304、尤其是工作存储器(ram)，非易失性存储器304b、尤其是闪存eeprom。
46.另外的优选实施方式涉及一种包括指令的计算机程序(产品)prg1、prg2，所述指令在通过计算机、例如前述的计算单元302实施计算机程序prg1、prg2时，安排该计算机实施根据所述实施方式的方法。
47.另外的优选实施方式涉及一种可选的包括指令的计算机可读的存储介质sm，该存储介质尤其是呈计算机程序prg2的形式，所述指令在由计算机302实施时，安排该计算机实施根据所述实施方式的方法。
48.另外的优选实施方式涉及一种数据载体信号，该数据载体信号表征和/或传输根据所述实施方式的计算机程序prg1、prg2。
49.在另外的优选实施方式中，计算装置300具有spi接口306或spi接口模块(spi模块)用以实现到控制单元100的双向数据链路dv(图1)。优选，spi接口306的芯片选择信号能够用于提供220(图3b)同步信号ss。
50.另外的优选实施方式涉及一种用于废气探测装置15或通常用于传感器装置的控制单元100(图1)，其中，控制单元100构造为用于电操控a1废气探测装置15，其中，控制单元
100尤其是以专用集成电路，asic的形式实现，其中，控制单元100构造为用于实施以下步骤，参见图3c：从计算装置300(图1、2)、尤其是根据所述实施方式的计算装置300接收400以下元素中的至少一个：a)测量顺序mf和/或开始时刻szp，尤其是用于控制单元100和/或废气探测装置15的运行，b)用于从控制单元100到计算装置300的数据传输的至少一个传输时刻uzp，c)用于控制单元100的同步信号ss。
51.在另外的优选实施方式中设置，参见图3c，控制单元100构造为用于，根据测量顺序mf和/或开始时刻szp和/或传输时刻uzp和/或同步信号ss来实施或改变该控制单元的运行，参见图3c的步骤410，其中，控制单元100尤其构造为用于，使该控制单元的运行410与同步信号ss(图3b)同步。
52.在另外的优选实施方式中，spi模块306是spi标准兼容的，然而根据另外的优选实施方式在必要时能够在其传输长度和/或信号极性以及芯片选择信号的特殊功能方面针对控制单元100进行优化。优选，借助数据链路dv(图1)能够提供在计算装置300和控制单元100之间的点对点专用连接部。在另外的优选实施方式中，相同功能的模块，即例如多个控制单元100能够借助数据链路dv串联连接(菊花链，英文：daisy chain)。
53.图4a示意性地示出根据另外的优选实施方式的简化框图。绘制出具有次级流程控制102(低电平测序器，英文：low-level sequencer)的控制单元100a，该次级流程控制能够至少暂时地例如通过借助计算装置300能实现的(初级)流程控制(例如借助计算机程序prg1来实现)被控制。图4a中左侧的方框箭头象征spi数据链路dv的各个线路或接头或信号，控制单元100a能够借助该spi数据链路与计算装置300交换数据。
54.在另外的优选实施方式中，计算装置300的spi模块306(图2)能够至少暂时地用于以下列出的流程中的至少一个：
55.a)通过在spi接口、即dv的芯片选择线路、即cs(图4a)上占据限定的信号电平而开始传输。
56.b)随后，在时钟线路sck上输出相同的时钟信号。
57.c)利用时钟信号sck的限定边沿，分别将要传输的值的一位以合适的顺序从spi模块306(图2)输出给数据线路so(图4a)(也称作“mosi”)。
58.d)利用时钟信号sck的限定边沿，由spi模块306(图2)从数据线路si(也称作“miso”)分别读入要读取的值的一位。
59.e)通过在芯片选择线路cs上占据限定的信号电平来终止传输。
60.在另外的优选实施方式中，通过数据链路dv要传输的数据例如为：先前测量的测量值、例如控制单元100的(未示出的)模拟/数字转换器的测量值，先前事件的错误信息、例如控制单元100的(未示出的)比较器的状态的变化，先前状态的状态信息、例如关于“先前测量的有序执行”而发出信号的信号。
61.根据优选实施方式，spi数据链路dv的cs信号能够用作用于控制单元100的或由此能控制的废气探测装置15的同步信号ss。
62.根据优选实施方式，控制单元100a(图4a)的例如低电平定序器102的一个、优选明确地描述的时钟系统、测量系统和/或者时间系统能够通过cs信号的信号变化或者说电平变化来触发，并且例如被精确地同步。进一步优选地，控制单元100a或其次级流程控制102然后经历固定限定的次序，例如以便能够进行调设并且随后开始测量，该测量的采样点(采
样时刻)相对于cs信号的限定边沿地存在。换言之，通过借助cs信号与计算装置300的同步能够在计算装置300的时间基准和借助控制单元100a所求取或测量的值之间建立精确的时间关系。
63.控制单元100、100a中的内部过程优选能够视限定而定地由cs信号的下降沿或者上升边沿来触发或开始。由此确保了，控制单元100、100a中的或通过该控制单元进行的调设和测量总是具有与计算装置300的固定时间关系。因此，优选(相对于计算装置300)“外部的”测量系统100、100a、15能够通过适当地生成spi cs信号ss来同步。
64.在另外的优选实施方式中设置，控制单元100、100a，尤其是通过独占spi连接dv，为了与计算装置300通信而具有用于接收和/或发送数据的单个n位宽的寄存器，此外不需要例如另外的(工作)存储器。
65.在另外的优选实施方式中，通过独占spi连接dv(具有优选高的速度)能够实现以下优点：a)单独的单个测量是可能的，b)在一次传输中同时、同步地进行通信，b1)传输功能重要相关的调设，尤其是在用于废气探测装置15的控制单元的示例中，测量所需的测量开关和电流开关的单独调设以及用于电流源的数据，b2)控制测量流程，尤其是在用于废气探测装置15的控制单元的示例中，触发/同步测量，b3)测量值传输和状态传输，尤其是在用于废气探测装置15的控制单元的示例中，将之前的测量的测量值与错误信息和控制信息一起传输，c)相对于传统asic，显著降低在测量需求和测量结果之间的时间错位，d)与功能系统相关的分析处理模块(例如用于废气探测装置15的2个控制单元)能够同步且几乎时间中性地在相同的硬件线路dv上运行，e)将用于废气探测装置15的控制单元100精确同步到例如计算单元302的时钟(图2)，f)不需要额外的硬件线来以信号表示测量结束(例如能够省去从传统asic中已知的irq(中断请求，英文：interrupt request)线路)，g)避免频率颤动，因为时钟或者说同步信号ss来自计算装置300，h)降低控制单元100的集成复杂性。
66.在另外的优选实施方式中，在控制单元100、100a和计算装置之间要传输的数据的位位置和内容被限定。优选，如此实施spi模块306，使得在短时间内(例如，每个要操控的控制单元100上约10ps的传输持续时间)可实现从计算装置300到控制单元100、100a的数据传输。
67.图4b示意性地示出根据另外的优选实施方式的简化框图。利用该图示应示出，在芯片选择(cs)信号已占据定义的状态之后的确定的时刻进行数据的传输。在此，传输到控制单元100a的spi寄存器中的数据借助信号so被输出，并且，同时应当由计算装置300发送到控制单元100a的数据以信号s1的形式被读入。控制单元100a的spi寄存器优选能够构造为移位寄存器。
68.图4c示意性地示出根据另外的优选实施方式的简化框图。利用该图示应示出，传输优选至少n位长。在此，控制单元100的spi寄存器的数据借助信号so被输出，并且，同时数据由计算装置300以信号si的形式读入，直到spi寄存器的所有位均被处理。
69.图4d示意性地示出根据另外的优选实施方式的简化框图。利用该图示应示出，传输能够是n位的多倍长。在此，控制单元的spi寄存器的数据借助信号so被输出，并且，同时数据以信号si的形式被读入，直到一个或者多个控制单元的spi寄存器的所有位均被处理。如果这例如应针对根据图4d的控制单元100a'、100a"来进行，则传输a'、a"的数量能够是2
×
n位长。控制单元100a'、100a"在此彼此连接。第一控制单元100a'的要传输的数据，参见
信号so'，在此被“推送”穿过r第二控制单元100a"的spi寄存器，这通向信号so。优选，计算装置300构造用于，加工要接收的数据和要发送的数据。
70.进一步优选，控制单元100a'、100a"如此连接，使得第一控制单元100a'的“输出端”so'与第二控制单元100a"的“输入端”si连接。第一控制单元100a'以其“输入端”si与计算装置300(图2)的相应的输出端“mosi”(未示出)连接。第二控制单元100a"以其“输出端”so与计算装置300的输入端“miso”(未示出)连接。
71.信号“芯片选择cs”和“spi时钟sck”优选并行地存在于两个控制单元100a'、100a"上并且与计算装置300(例如，spi接口306的连接部cs、sck)的相应引脚(连接部)连接。芯片选择信号cs优选在整个传输期间保持在先前定义的电平上。芯片选择信号cs的定义的边沿优选结束该传输。
72.图4e示意性地示出根据另外的优选实施方式的简化框图。利用该图示应示出，利用芯片选择信号cs的定义的边沿在控制单元100a中开始内部过程，因此借助芯片选择信号cs可以同步控制单元100a的运行。这在图4e中附加地通过方框箭头cs'示出。在另外的优选实施方式中，控制单元100a的前述内部过程例如描述：a)开始在控制单元100a中的一系列调设，b)将数据从控制单元100a的spi寄存器中传输到在控制单元100a中要调设的设备，c)能够预设定(例如adc的)过滤器，d)同步控制单元100a的时间系统，e)在控制单元100a中能够开始测量，f)标记传输的结束。
73.下面列出了根据优选实施方式的其他优点：a)在控制单元100、100a中的流程控制能够至少部分、优选完全地由借助计算装置300的流程控制取代，并且因此能够被自由编程，b)传输和测量的时刻由计算装置300确定并且因而能够灵活地调设，c)以高的速度传输各个测量值。由此，在测量的需求和获得相应的测量数据之间的时间能够被缩短到小于100ps。d)在控制单元100、100a中不需要计算机构，e)各个测量值能够在其产生之后立即从控制单元100、100a传输到计算装置300。因此，不需要在控制单元100、100a中存储测量值(并且因此不需要ram)，f)能够在计算装置300中处理复杂的流程，由此能够更简单地构型控制单元100、100a。
74.根据另一个方面，也能够创建具有能够自由编程的流程控制的控制单元100(图1)。相对于现有技术，这能够提高灵活性。通过构型流程控制也能够影响在测量需求和获得测量数据之间的时间错位。产生的asic100能够例如在发动机控制装置14(图1)的控制器具启动的情况下被编程。